一种测量水平剖面流场的系留潜标制造技术

本发明专利技术公开了一种测量水平剖面流场的系留潜标，涉及海洋水体动力学测量领域，包括：主浮体和系留缆；主浮体至少包括电子舱、导流罩、云台、水平ADCP、姿态调节机构、常规ADCP和预留接口；水平ADCP测量水平剖面流场；云台在水平面内任意旋转以调节水平ADCP的朝向；姿态调节机构包括相互垂直的螺杆和滑块以及电机，螺杆受所述电机驱动旋转，使滑块沿螺杆运动，调节主浮体在螺杆方向的姿态；常规ADCP测量垂直剖面流场；预留接口搭载物理化学环境参数探测设备；电子舱中内置存储器，存储云台的旋转角度，当旋转角度超过预定范围时复位。实现多维数据测量，不破坏流场即可进行姿态和朝向调节，简单可靠，能耗较低。

【技术实现步骤摘要】
一种测量水平剖面流场的系留潜标
本专利技术涉及海洋水体动力学测量领域，尤其是一种测量水平剖面流场的系留潜标。
技术介绍
对于深远海区的海洋环境参数探测而言，获取海流、涡流、内波等海洋流场数据是开展海洋开发研究的重要基础。海洋流场测量的常用模式有：海洋调查船、水下运载和系留观测。而其中系留潜标以长时间定点连续观测，且成本较低易于布放的优势，成为海洋流场测量的主要方式。传统的通过浮力调节实现主浮体的上下来回往复运动，采用主浮体上搭载的探测设备对海洋环境垂直剖面进行测量。这些潜标搭载ADCP等测流设备，通常对海洋垂直剖面流场进行测量。这主要是由于相较于纵横倾姿态调节，方向角的调节较为困难，因此搭载的ADCP的朝向一般为垂直向上或者垂直向下。通常设备调整方向角的方式为推进器，然而推进器会改变流场，导致测量不准确，并且推进器耗能较大，不适于长期使用。然而海洋流场具有三维立体结构，仅测量垂直剖面还不能满足目前的海洋科学研究需求。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题及技术需求，提出了一种测量水平剖面流场的系留潜标。本专利技术的技术方案如下：一种测量水平剖面流场的系留潜标，包括：主浮体和系留缆；所述主浮体至少包括电子舱、导流罩、云台、水平ADCP、姿态调节机构、常规ADCP和预留接口；所述水平ADCP用于测量水平剖面流场；所述水平ADCP搭载在所述云台上，所述云台在水平面内任意旋转以调节水平ADCP的朝向；所述姿态调节机构包括相互垂直的螺杆和滑块以及电机，所述螺杆受所述电机驱动旋转，使所述滑块沿所述螺杆运动，调节所述主浮体在所述螺杆方向的姿态；所述水平ADCP中内置姿态传感器；所述电子舱采集所述水平ADCP中的姿态传感器的数据，根据采集的数据向所述云台和所述姿态调节机构发出调节指令，使水平ADCP固定朝向预定水平方向进行测量，或者，在水平面内进行360°旋转扫描测量；所述常规ADCP搭载在所述云台上，用于测量垂直剖面流场，通过内置的姿态传感器对所述云台的旋转进行补偿；所述预留接口用于搭载物理化学环境参数探测设备；所述云台上搭载的水平ADCP和常规ADCP通过线缆直接连入电子舱进行数据通信和供电；所述电子舱中内置存储器，用于存储所述云台的旋转角度，当旋转角度超过预定范围时复位；所述导流罩为球冠形，安装在所述主浮体上部。其进一步的技术方案为：所述系留潜标还包括部署于海底的玻璃浮球、释放器、锚泊缆和压载锚；所述电子舱内置有电池，为部署在海底的其他设备供电。其进一步的技术方案为：所述系留潜标还包括绞车和水下移动平台，所述绞车安装于所述水下移动平台的作业舱内；所述作业舱的顶部有启闭机构供所述主浮体和所述系留缆通过，所述水下移动平台为所述主浮体上的设备供电，所述主浮体的测量数据实时传入所述水下移动平台。本专利技术的有益技术效果是：1、不破坏流场：本专利技术采用云台和姿态调节机构调节ADCP的姿态和朝向，可以在不破坏流场的前提下测量水平剖面流场；2、简单可靠：本专利技术无需采用复杂的推进器调节朝向，结构简单可靠；3、能耗较低：本专利技术的组成部分均为较低能耗的设备和机构，可长时间连续工作；4、灵活测量：本专利技术有两种工作模式，即可固定测量特定朝向的水平剖面流场，也可在360°范围内旋转扫描测量水平剖面流场；5、立体测量：本专利技术中水平ADCP和常规ADCP可协同工作，既能测量水平剖面流场，也可同时测量垂直剖面流场，获得流场的三维立体数据。附图说明图1是本专利技术一个实施例提供的一种测量水平剖面流场的系留潜标的示意图。图2是包含A剖面和B剖面位置的主浮体的俯视图。图3是主浮体A剖面图。图4是主浮体B剖面图。图5是系留潜标部署于海底的示意图。图6是系留潜标部署于水下移动平台的示意图。附图标记：1—主浮体、2—系留缆、3—玻璃浮球、4—释放器、5-锚泊缆、6—压载锚、7—绞车、8—载人水下移动平台、9—水面、10—海底；101—浮力材料、102—抱箍、103—预留接口、104—主浮体接口、105—电子舱、106—导流罩、107—云台、108—水平ADCP、109—水平ADCP姿态传感器、110—配重、111—常规ADCP、112—常规ADCP姿态传感器、113—A剖面方向姿态调节电机、114—A剖面方向姿态调节螺杆、115—A剖面方向姿态调节滑块、116—B剖面方向姿态调节电机、117—B剖面方向姿态调节螺杆、118—B剖面方向姿态调节滑块；801—作业舱。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。请参见图1至图4，图1是本专利技术一个实施例提供的一种测量水平剖面流场的系留潜标的示意图，图2是包含A剖面和B剖面位置的主浮体的俯视图，图3是主浮体A剖面图，图4是主浮体B剖面图。如图1所示，该系留潜标包括主浮体1和系留缆2，主浮体1至少包括电子舱105、导流罩106、云台107、水平ADCP108、姿态调节机构、常规ADCP111和预留接口103。水平ADCP108用于测量水平剖面流场；水平ADCP108搭载在云台107上，云台107在水平面内任意旋转以调节水平ADCP108的朝向。结合参考图3，姿态调节机构包括相互垂直的螺杆114和滑块115以及电机113，螺杆114受电机113驱动旋转，使滑块115沿螺杆114运动，调节主浮体1在螺杆114方向的姿态；水平ADCP108中内置姿态传感器109；电子舱105采集水平ADCP108中的姿态传感器109的数据，根据采集的数据向云台107和姿态调节机构发出调节指令，使水平ADCP108固定朝向预定水平方向进行测量，或者，在水平面内进行360°旋转扫描测量，从而不破坏原有流场。本专利技术实施例中的系留潜标通过内部机构调节方向角，可以在不影响海洋流场的情况下，实现固定方向的定向测量，或者360°范围的扫面测量。为了使水平ADCP108具有稳定的姿态，以测量特定方向的水平剖面流场，同时不破坏流场，需要在纵倾、横倾和朝向三个维度进行调节。纵倾和横倾调节方面，主浮体1中的姿态调节机构由相互垂直的两部分组成，每个部分通过电机113驱动螺杆114旋转，从而带动配重滑块115运动，改变主浮体1的重心，以调节主浮体1的纵倾和横倾，纵倾和横倾的调节可以保持水平ADCP108的波束处于同一水平面。朝向调节方面，水平ADCP108内置姿态传感器109，可以将水平ADCP108的朝向信息传入电子舱105，通过电子舱105向云台107发送指令，使水平ADCP108旋转到所需的朝向。导流罩106为球冠形，安装在主浮体1上部。由于姿态调节机构和云台107的动作具有一定的延时，因此主浮体1的形状为球形，并且加装球冠形导流罩106，以使主浮体1各个方向的流阻大致相同，减小主浮体在流场作用下的旋转。除了测量特定方向的水平剖面流场外，还可以进行扫描测量各个方向的水平剖面流程，只要令云台107进行360°扫描旋转。为了测量三维立体流场，主浮体1还搭载一个朝向为垂直向上的常规ADCP111，并设置预留接口103供搭载其他探测设备。纵倾和横倾调节机构可以保证常规ADCP111的朝向始终垂直向上，常规ADCP111安装在云台107上，常规ADCP111也内置姿态传感器，可以将姿态信息传入电子舱105，用于补偿云台107的旋转。常规ADCP111搭载在云台1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量水平剖面流场的系留潜标，其特征在于，包括：主浮体和系留缆；所述主浮体至少包括电子舱、导流罩、云台、水平ADCP、姿态调节机构、常规ADCP和预留接口；所述水平ADCP用于测量水平剖面流场；所述水平ADCP搭载在所述云台上，所述云台在水平面内任意旋转以调节水平ADCP的朝向；所述姿态调节机构包括相互垂直的螺杆和滑块以及电机，所述螺杆受所述电机驱动旋转，使所述滑块沿所述螺杆运动，调节所述主浮体在所述螺杆方向的姿态；所述水平ADCP中内置姿态传感器；所述电子舱采集所述水平ADCP中的姿态传感器的数据，根据采集的数据向所述云台和所述姿态调节机构发出调节指令，使水平ADCP固定朝向预定水平方向进行测量，或者，在水平面内进行360°旋转扫描测量；所述常规ADCP搭载在所述云台上，用于测量垂直剖面流场，通过内置的姿态传感器对所述云台的旋转进行补偿；所述预留接口用于搭载物理化学环境参数探测设备；所述云台上搭载的水平ADCP和常规ADCP通过线缆直接连入电子舱进行数据通信和供电；所述电子舱中内置存储器，用于存储所述云台的旋转角度，当旋转角度超过预定范围时复位；所述导流罩为球冠形，安装在所述主浮体上部。...

【技术特征摘要】
1.一种测量水平剖面流场的系留潜标，其特征在于，包括：主浮体和系留缆；所述主浮体至少包括电子舱、导流罩、云台、水平ADCP、姿态调节机构、常规ADCP和预留接口；所述水平ADCP用于测量水平剖面流场；所述水平ADCP搭载在所述云台上，所述云台在水平面内任意旋转以调节水平ADCP的朝向；所述姿态调节机构包括相互垂直的螺杆和滑块以及电机，所述螺杆受所述电机驱动旋转，使所述滑块沿所述螺杆运动，调节所述主浮体在所述螺杆方向的姿态；所述水平ADCP中内置姿态传感器；所述电子舱采集所述水平ADCP中的姿态传感器的数据，根据采集的数据向所述云台和所述姿态调节机构发出调节指令，使水平ADCP固定朝向预定水平方向进行测量，或者，在水平面内进行360°旋转扫描测量；所述常规ADCP搭载在所述云台上，用于测量垂直剖面流场，通过内置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪磊，李晓伟，葛锡云，魏柠阳，成月，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心中国船舶重工集团公司第七零二研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32